NGC3型低壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)熱分析以及處理

杜 娜，喻 龍，吳 鑫

（武鋼有限能源環(huán)保部，湖北武漢 430081）

引言

低壓開(kāi)關(guān)柜是聯(lián)絡(luò)用戶和輸電網(wǎng)絡(luò)的直接紐帶，是電能輸送和分配調(diào)度的直接載體，其內(nèi)部安全穩(wěn)定的電磁交互環(huán)境是電能轉(zhuǎn)換的直接保障，其運(yùn)行的可靠性直接影響到電能供電的質(zhì)量水平。

武鋼某電站汽機(jī)主廠房配電室380 V 低壓配電柜是全站低壓設(shè)備控制中心，計(jì)算負(fù)荷為Sj=1 700 kVA，Ij=2 500 A，為燃機(jī)、汽機(jī)、鍋爐、煤壓機(jī)MCC 提供動(dòng)力，低壓設(shè)備采用NGC3 型正泰低壓抽屜式開(kāi)關(guān)柜。

1 存在問(wèn)題

NGC3 是一種模塊化、多功能的低壓配電柜，采用的柜體結(jié)構(gòu)具有高度的靈活性，型材結(jié)構(gòu)及連接方式對(duì)各種元器件具有兼容性。該型抽屜式全封閉低壓開(kāi)關(guān)柜具備操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。但是隨著電站投運(yùn)9 年，開(kāi)關(guān)柜抽屜頻繁操作檢修造成各部件接觸松動(dòng)等問(wèn)題。

（1）容量超過(guò)75 kW、額定電流超150 A 電機(jī)的低壓抽屜柜，進(jìn)出引線插件發(fā)熱嚴(yán)重，導(dǎo)致燒壞引線、短路故障時(shí)有發(fā)生，每年處理引線發(fā)熱等各種故障20多次。

（2）NGC3 開(kāi)關(guān)柜抽屜為封閉式，運(yùn)行人員巡檢時(shí)無(wú)法直接對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部電氣元件進(jìn)行觀察監(jiān)測(cè)，若柜內(nèi)發(fā)熱隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)造成元件燒毀。

（3）由于本站水環(huán)真空泵、凝結(jié)水泵等電機(jī)容量為75 kW 以上，該饋電回路與電動(dòng)機(jī)控制回路混裝在400 mm 的模塊內(nèi)，不利于散熱導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重；同時(shí)各元件布置緊湊造成空間狹窄，不利于檢修。

2 原因分析

對(duì)NGC3 控制超過(guò)75 kW 大容量電機(jī)的低壓抽屜柜反復(fù)出現(xiàn)引線燒毀及引發(fā)短路的問(wèn)題進(jìn)行分析，結(jié)果如下。

（1）設(shè)計(jì)不規(guī)范

不規(guī)范的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是NGC3 開(kāi)關(guān)柜發(fā)熱的重要因素之一。當(dāng)初由于投資成本的限制，設(shè)計(jì)人員沒(méi)有對(duì)大容量（≥75 kW）電機(jī)的控制進(jìn)行充分地分析及連續(xù)運(yùn)行的考慮，導(dǎo)致低壓抽屜開(kāi)關(guān)柜的布局及柜內(nèi)各電氣元件設(shè)計(jì)選型為標(biāo)準(zhǔn)低限，只能滿足一時(shí)需求，不能滿足長(zhǎng)期滿負(fù)荷工況運(yùn)行的要求，使得各電氣元件實(shí)際運(yùn)行容量與額定容量不匹配。同時(shí)大電流對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備沖擊，在熱力和動(dòng)力雙重外力作用下，開(kāi)關(guān)設(shè)備容易出現(xiàn)扭曲變形和接觸不良，造成開(kāi)關(guān)柜各元件發(fā)熱溫升現(xiàn)象嚴(yán)重。

（2）運(yùn)行操作及檢修不規(guī)范

電動(dòng)機(jī)和各種電氣設(shè)備檢修及停送電操作，都涉及到NGC3 型抽屜開(kāi)關(guān)柜。運(yùn)行人員如操作不規(guī)范，強(qiáng)行推入抽屜，使開(kāi)關(guān)柜一次、二次插件接觸面不能有效插入，導(dǎo)致接觸電阻增大，造成接觸部件發(fā)熱。同時(shí)大量的熱量促使插件接觸面氧化速度加快，導(dǎo)致插件接觸面的電氣性能嚴(yán)重下降，發(fā)生發(fā)熱的故障。另外檢修人員技術(shù)水平不高，對(duì)NGC3 低壓柜的整體檢修過(guò)程沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的回檢工作，造成開(kāi)關(guān)柜元件沒(méi)有牢固接觸，在大電流負(fù)荷下，就會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。

（3）NGC3抽屜柜絕緣性能老化

在處理故障的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，固定金屬插件的塑料元件，由于年久出現(xiàn)嚴(yán)重老化、脆化等情況，導(dǎo)致插件接觸面不能有效固定。同時(shí)插件的彈簧彈性也下降，造成插件接觸松動(dòng)，使整個(gè)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的電氣性能水平急劇下降，這些都容易造成開(kāi)關(guān)柜發(fā)生單向或兩相間放電短路故障。

3 處理措施

3.1 增設(shè)多路式無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)

針對(duì)因NGC3 型配電柜運(yùn)行時(shí)無(wú)法直接觀察到柜內(nèi)開(kāi)關(guān)設(shè)備的動(dòng)、靜觸頭的動(dòng)作性能，無(wú)法觀察觸頭接觸面有無(wú)變色，對(duì)柜內(nèi)設(shè)備溫度無(wú)法測(cè)量的問(wèn)題，將傳統(tǒng)的NGC3 型開(kāi)關(guān)柜增設(shè)了AT-Ⅱ-D 多路式無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)。為此將1#、2#汽機(jī)共6 臺(tái)凝結(jié)水泵、4臺(tái)循環(huán)真空泵；1#、2#燃機(jī)共4臺(tái)閉式循環(huán)水泵；1#、2#煤壓機(jī)共4 臺(tái)交流潤(rùn)滑油泵等18 臺(tái)重要負(fù)載電機(jī)增設(shè)AT-Ⅱ-D多路式無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控圖表

將溫度傳感器安裝于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電源進(jìn)線電纜和電動(dòng)機(jī)出線電纜上，測(cè)量插件的接觸點(diǎn)的發(fā)熱溫度，以無(wú)線的方式將溫度值發(fā)射至主控室無(wú)線溫度顯示儀上，顯示儀進(jìn)一步將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)線上傳至計(jì)算機(jī)，接入自動(dòng)化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度的遠(yuǎn)程、在線監(jiān)測(cè)和預(yù)警，解決無(wú)法直接測(cè)溫的難題。

運(yùn)行人員在計(jì)算機(jī)上可以利用配套軟件生成圖表查詢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、曲線趨勢(shì)分析如表1所列。遠(yuǎn)程設(shè)置了無(wú)線溫度傳感器溫度高溫報(bào)警閾值。若檢測(cè)到進(jìn)出引線溫度高于73℃，計(jì)算機(jī)監(jiān)控畫面出現(xiàn)紅色報(bào)警及音響報(bào)警，運(yùn)行人員將到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。

表1 2021年6月10日某電站實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)表

3.2 加大預(yù)防性維護(hù)

日常運(yùn)行維護(hù)是提高開(kāi)關(guān)柜安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效保障措施，加大預(yù)防性維護(hù)量，逢停必檢，檢查開(kāi)關(guān)柜內(nèi)各種安全隱患。實(shí)時(shí)查看開(kāi)關(guān)設(shè)備的動(dòng)、靜觸頭的動(dòng)作性，觀察觸頭接觸面有無(wú)變色現(xiàn)象，查看觸頭及接觸面處絕緣材料性能。

3.3 加強(qiáng)規(guī)范操作、檢修及人工智能測(cè)溫系統(tǒng)的學(xué)習(xí)應(yīng)用

執(zhí)行操作票制度是防止錯(cuò)誤操作的主要措施之一。運(yùn)行人員進(jìn)行電氣操作時(shí)必須嚴(yán)格按照操作票進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作，停送電時(shí)一人操作，一人監(jiān)護(hù)，再三確認(rèn)設(shè)備狀況。檢修人員檢修設(shè)備時(shí)按照設(shè)備檢修規(guī)范進(jìn)行檢修，做到逐一拆分回裝，不漏掉任何零部件。

運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)微機(jī)智能測(cè)溫系統(tǒng)軟件的學(xué)習(xí)，熟練掌握溫度曲線查看、追蹤、報(bào)警信息處理和數(shù)據(jù)庫(kù)靈活應(yīng)用，增強(qiáng)對(duì)控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度不斷提高的適應(yīng)性。

4 效果分析

通過(guò)加大電氣設(shè)備預(yù)防性維護(hù)力度，及時(shí)掌握開(kāi)關(guān)元件的性能，及時(shí)更換內(nèi)部性能不好的元器件，使電氣元件始終屬于優(yōu)良狀況，避免了因年久元件老化影響設(shè)備安全使用。

通過(guò)微機(jī)智能引入低壓開(kāi)關(guān)柜增設(shè)無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，較好地收集了更準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)，效果明顯。運(yùn)行中多次出現(xiàn)發(fā)熱情況，運(yùn)行人員及時(shí)倒泵進(jìn)行了處理，避免了短路等惡性事故發(fā)生。

通過(guò)強(qiáng)化規(guī)范操作和檢修，提高檢修質(zhì)量，保證開(kāi)關(guān)柜抽屜機(jī)械部分始終處于完好狀態(tài)。